Bei der Versorgung mit Stickstoff ist es üblich, sich für die Lieferung von Industriegasflaschen zu entscheiden. Es gibt jedoch effizientere Alternativen, vor allem die Eigenproduktion vor Ort mit einem PSA- oder Membrangenerator. Dieser Beitrag erläutert verschiedene Optionen und hebt dabei die jeweiligen Vorteile hervor.
Die erste genannte Möglichkeit ist der Kauf von Stickstoffflaschen bei einer externen Produktionsanlage. Das Verfahren ist sehr einfach: Sie bestellen die für Ihre Anwendung gewünschte Stickstoffmenge, und der Lieferant liefert sie in großen schweren Flaschen.
N2O2, das durch eine kryogene Stickstoffanlage erzeugt wird, wird in ein Gas umgewandelt und unter sehr hohem Druck (300 bar) abgefüllt. Dies bedeutet, dass viel Stickstoffgas in einer relativ kleinen Flasche gelagert werden kann. Um dem hohen Druck standzuhalten, sind die Wände des Behälters sehr dick., was das Gewicht erhöht.
Nach der Verwendung werden diese Flaschen in einem Ständer für die Abholung gelagert. Das macht zusätzlichen Lagerplatz erforderlich.
Vorteile:
● Eine einfache Lösung für Anlagen mit geringem Stickstoffverbrauch
● Liefert sofort verfügbaren Stickstoff für Verbrauchsspitzen
● Einfache Installation
Nachteile:
● Aufgrund der Größe und des Gewichts der Flaschen ist der Transport nicht umweltfreundlich
● Der Betriebsdruck muss höher sein als der Flaschendruck, andernfalls wird Stickstoff verschwendet
● Relativ hoher Preis aufgrund der Produktions- und Versandkosten
● Ein spezielles Flaschengestell-Austauschsystem ist erforderlich, wenn der Produktionsprozess nicht unterbrochen werden soll
● Sicherheitsbedenken (Handhabung von schweren Flaschen, hoher Druck)
● Schafft Abhängigkeit von Stickstofflieferanten
● Nicht geeignet für hohen Gasverbrauch
Eine zweite Möglichkeit, an der ein Drittanbieter beteiligt ist, besteht darin, einen Flüssigstickstofftank an Ihrem Standort zu installieren und von einem Gasunternehmen in regelmäßigen Abständen befüllen zu lassen. Diese Tanks können entweder beim Lieferanten angemietet oder gekauft werden. Zusätzlich ist ein Verdampfer erforderlich, damit Sie den gasförmigen Stickstoff verwenden können.
Der Verdampfer verwandelt den Flüssigstickstoff in nutzbaren Stickstoff in Gasform. Genau wie Stickstoff in Flaschen wird der Stickstoff von Lkws transportiert. In diesem Fall wird der Stickstoff in einem großen, thermisch isolierten Tankwagen transportiert. Der Flüssigstickstoff wird dann vom Fahrzeug in den isolierten Lagertank gepumpt.
Es ist auch möglich, Flüssigstickstoff in kleineren Behältern für einen geringeren Bedarf zu bestellen. Diese kleinen Tanks werden als Dewar-Behälter bezeichnet. Ebenso wie Stickstoff in Flaschen wird Flüssigstickstoff durch kryogene Stickstoffanlagen produziert.
Vorteile:
● Liefert sofort verfügbaren Stickstoff für Verbrauchsspitzen
● Im Allgemeinen kostengünstiger als in Flaschen abgefüllter Stickstoff
● Die Kapazität lässt sich leicht an wechselnde Stickstoffanforderungen anpassen
Nachteile:
● Die Tankisolierung ist nie perfekt. Das Flüssiggas kann sich erwärmen und im Tank verdampfen. Die dabei entstehenden Verluste werden als Abdampfverluste* bezeichnet.
● Langfristige Verträge mit Gasunternehmen sind gängige Praxis (in der Regel 5–7 Jahre)
● Neben dem Tank wird auch ein spezielles Fundament und ein Verdampfer benötigt
● Nicht umweltfreundlich
● Sicherheitsbedenken (Flüssigstickstoff hat eine Temperatur von -196 °C; bei Arbeiten mit Flüssigstickstoff besteht die Gefahr von Erfrierungen)
● Der Verdampfer kann einfrieren, wenn der Stickstoffverbrauch über dem Nennwert liegt oder die Außentemperaturen niedrig sind
*Abdampfverluste sind genau das: Verluste. Wenn Sie weniger Stickstoff verbrauchen, als für die Tankgröße berechnet wurde, erhöht sich der Druck im Tank, und es entstehen Verluste. Wenn überhaupt kein Gas verbraucht wird, betragen die Abdampfverluste bis zu 1 % des Restvolumens im Tank pro Tag. Um diese Verluste auszugleichen, muss der Tank regelmäßig aufgefüllt werden (in der Regel einmal pro Woche).
Die kryogene Produktion vor Ort steht mit der Lieferung von Flüssigstickstoff im Zusammenhang. Wenn Ihr Verbrauch extrem hoch ist, kann ein Gasunternehmen eine kleine kryogene Stickstoffanlage installieren. Hierbei handelt es sich um dieselbe Art von Stickstoffgenerator, wie er auch zum Erzeugen des Stickstoffs verwendet wird, der in Flaschen und Tankwagen transportiert wird. Weitere Informationen über kryogene Stickstoffgeneratoren finden Sie im verlinkten Beitrag.
Im Gegensatz zu den bisher genannten Methoden zur Versorgung mit Stickstoff wird bei der Eigenerzeugung kein kryogener Prozess verwendet. Daher erfordern Membran-Stickstoffgeneratoren oder Stickstoffgeneratoren mit Druckwechseladsorption (PSA) keine extremen Temperaturen. Diese Generatoren trennen die Luft auf andere Weise in ihre Bestandteile.
PSA und Membran sind zwei sehr unterschiedliche Technologien, doch sie benötigen beide einen Druckluftstrom, um zu funktionieren. Da sich diese Technologien so stark von der Kryotechnik unterscheiden, ist auch die Zusammensetzung des entstehenden Gases unterschiedlich.
Kryogenes Stickstoffgas hat eine fixe, sehr hohe Reinheit. Die Stickstoffreinheit der im Handel erhältlichen Generatoren kann an Ihre Anforderungen angepasst werden. Dabei ist es bei PSA- und Membrangeneratoren jedoch sehr ineffizient, die gleiche Reinheit wie bei Kryo-Stickstoff zu erzielen.
Bei diesen Geräten erfordern höhere Reinheitsgrade mehr Leistung, was zu höheren Betriebskosten führt. Für die meisten Anwendungen reicht der Reinheitsgrad, der von PSA- und Membrangeneratoren erzeugt wird, jedoch vollkommen aus. Und Benutzer können ihre Kosten pro Stickstoffeinheit senken, indem sie die richtige Reinheit für ihre Anwendung anstelle der höchsten Reinheit erzeugen. Weitere Informationen zur Stickstoffreinheit finden Sie hier.
Vorteile:
● In der Regel ist die Erzeugung Ihres eigenen Stickstoffs die kostengünstigste Lösung
● Die Reinheit kann entsprechend Ihren Anforderungen gewählt werden, die Energiekosten hängen von Ihrem gewünschten Reinheitsgrad ab
● Keine Abhängigkeit von Gaslieferanten
● Stabiler Gaspreis
● Sichere Option
● Keine Verluste
● Umweltfreundlichste Option
Nachteile:
● Für Verbrauchsspitzen sind spezielle Maßnahmen erforderlich (z. B. Pufferbehälter, Hochdruckpufferbehälter, Flüssiggaspuffer)
● Weniger anpassungsfähig an sich ändernde Stickstoffanforderungen als die Lieferung von Flüssigstickstoff oder Stickstoff in Flaschen
● Erfordert eine zusätzliche Wartung
Werfen Sie einen genaueren Blick auf PSA- und Membranengeneratoren
21 April, 2022
Stickstoff befindet sich überall um uns herum. Er hat den größten Anteil an der Luft, die wir atmen, aber unser Körper nutzt ihn nicht. In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf einige Zwecke, für die er genutzt werden kann.
